[發明專利]通過注入含烴氣體制造鐵水的方法和使用該方法制造鐵水的設備

有效

• 申請號: 200780017828.6
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101448962A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 崔應洙;許南釋;裴辰燦;李后根
• 申請（專利權）人: POSCO公司
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;楊 靜

技術領域

本發明涉及一種通過注入含烴氣體制造鐵水的方法和一種使用該方法制造鐵水的設備。更具體地講，本發明涉及一種制造鐵水的方法和一種制造鐵水的設備，其中，通過將含烴氣體注入到熔融氣化爐中以產生將還原鐵熔化所需的高質量的還原氣體。?

背景技術

鋼鐵工業是供應在建筑中以及在我們使用的汽車、船舶、家用電器和許多其它產品的制造中所需的基本材料的核心工業。它也是具有同人類一起進步的最悠久歷史之一的工業。在對鋼鐵工業起著關鍵作用的煉鐵中，在使用鐵礦石和煤作為原材料生產出鐵水(熔融狀態的生鐵)之后，由鐵水生產鋼，然后供應給消費者。?

目前，世界上大約60％的鐵生產是通過使用從14世紀發展而來的高爐工藝實現的。在高爐工藝中，將已經經歷燒結工藝的煤礦石和利用煙煤生產的焦炭裝到高爐中，并向高爐供給熱氣，以將鐵礦石還原成鐵，從而制造出鐵水。然而，在高爐方法中，為了制造焦炭和燒結礦，需要提供附加的裝置。此外，存在這樣的問題，即附加的裝置帶來的環境污染嚴重。?

為了解決高爐方法的這些問題，在許多國家，針對生產鐵水的熔煉還原工藝進行了大量的研究。在還原熔煉工藝中，通過直接使用普通的煤作為燃料和還原劑并使用鐵礦石作為鐵源而在熔融氣化爐中制造鐵水。這里，通過安裝在外壁中的多個風口將氧氣注入到熔融氣化爐中，從而在熔融氣化爐中燃燒煤填充床。將氧氣轉換成熱還原氣體，并傳送到還原反應器。然后，熱還原氣體還原鐵礦石，并被排到外面。?

將諸如塊煤或煤壓塊之類的煤裝到熔融氣化爐中作為熱源。制造成本取決于煤的裝料量。因此，應當將具有高還原比的鐵礦石裝到熔融氣化爐中，從而使煤的裝料量最小化。為此，應當將高質量的還原氣體供給到還原反應器，然后，應當盡可能高地提高鐵礦石的還原比。

可以通過使用還原氣體中含有的氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)還原鐵礦石。因此，必須在產生還原氣體的熔融氣化爐中產生大量的氫氣和一氧化碳。存在這樣的問題，即，為了產生如此大量的還原氣體，應當在熔融氣化爐中燃燒比所需量多的煤燃料。?

另外，因為將純氧氣注入到熔融氣化爐中，所以煤炭或焦炭燃燒的回旋區的溫度高，為大約4000℃。因為回旋區的溫度如此之高，所以對熔融氣化爐的下部作用了嚴重的熱負荷。因此，注入純氧氣所通過的風口常常被熔化，因此被損壞。此外，高爐下部的耐火材料被損壞，因此，存在熔融氣化爐的壽命被縮短的問題。?

發明內容

技術問題?

本發明致力于解決以上問題，并提供了一種通過注入含烴氣體不僅增大了還原氣體的量而且提高了還原氣體質量的制造鐵水的方法。?

另外，本發明致力于提供一種使用以上用于制造鐵水的方法來制造鐵水的設備。?

技術方案?

在一種根據本發明制造鐵水的方法中，該方法包括以下步驟：在還原反應器中還原鐵礦石，從而將鐵礦石轉化成被還原物質；將成塊的含碳材料裝到與還原反應器相連的熔融氣化爐中，并形成煤填充床；將含氧氣體注入到煤填充床中，并形成回旋區；在回旋區中燃燒成塊的含碳材料，并產生還原氣體；在形成回旋區之后將含烴氣體直接注入到回旋區中，然后進一步產生還原氣體；將被還原物質裝到熔融氣化爐中，使被還原物質與還原氣體接觸，并使被還原物質熔化。?

優選地，在進一步產生還原氣體的過程中，含烴氣體的注入速率小于含氧氣體的注入速率。?

優選地，含氧氣體的注入速率與含烴氣體的注入速率之比在1.5至3.0的范圍內。?

優選地，在進一步產生還原氣體的過程中，在使含烴氣體與含氧氣體隔開的同時將含烴氣體注入到熔融氣化爐中。?

優選地，通過安裝在熔融氣化爐中的風口將含氧氣體注入到熔融氣化爐?中，注入含氧氣體所通過的風口的直徑Ф與從含烴氣體在熔融氣化爐中的注入位置到含烴氣體的點燃開始位置的水平距離F滿足下式：?

7.0≤F/Ф≤14.0。?

優選地，在進一步產生還原氣體的過程中，通過安裝在熔融氣化爐中的噴管將含烴氣體注入到回旋區中，含烴氣體在噴管出口處的速率大于含烴氣體在噴管進口處的速率。?

優選地，在形成回旋區的過程中，將蒸汽與待供給的含氧氣體混合。?

優選地，通過安裝在熔融氣化爐中的風口將蒸汽與含氧氣體一起注入，并且，在混合開始位置處，蒸汽和含氧氣體之間的角在18度至26度的范圍內。?